Java常用数据集合体系和特点(汇总)

1. Collection体系集合

Java-Collection体系集合

1.1 List 表

List接口
特点:有序、有下标、元素可重复
补充:继承了父接口提供的共性方法,同时定义了一些独有的与下标相关的操作方法

List实现类:ArrayList、Vector、LinkedList

① ArrayList 类(数组)

特点:
1. 数组结构实现,查询快、增删慢;
2. JDK1.2版本,运行效率快、线程不安全;

场景:注册(1次) -> 查询(n次)
注意:

  • JDK7之前,无参构造方法实际创建长度为 10 的Object数组,用还是不用,数组就在那里,爱用不用(占了内存)
  • JDK8之后,无参构造方法实际创建长度为 0 的Object数组,首次add元素时,才执行数组扩容操作,然后真正向数组中插入数据(Lazy懒),用的时候创建或加载,有效降低无用内存的占用。
② Vector 类(数组、线程同步)

特点:
1. 数组结构实现,查询快、增删慢;
2. JDK1.0版本,运行效率慢、线程安全。

③ LinkedList 类(链表)

特点:
1. 链表结构实现,增删快,查询慢;

④ CopyOnWriteArrayList 类(线程安全且高效的List)

public class CopyOnWriteArrayList<E>
extends Object
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable
说明:

  • 符合List特点:有序、有下标、元素可重复
  • 线程安全的ArrayList,加强版读写分离;
  • 写有锁,读无锁,读写之间不阻塞,优于读写锁;
  • 写入时,先copy一个容器副本、再添加新元素,最后替换引用;
  • 使用方式与ArrayList无异。
List<String> alist = new CopyOnWriteArrayList<String>();

List基本API使用:【Java】集合框架之List接口和其实现类

1.2 Set 集合

Set接口与实现类
特点:
1)无序、无下标、元素不可重复(当插入新元素时,如果新元素与已有元素进行equals比较,结果为true时,则拒绝新元素插入)
2)set接口并没有提供自己独有的方法,均是继承Collection的方法

Set实现类:HashSet、LinkedHashSet、TreeSet

① HashSet 类(HashCode)

特点:

  • 基于HashCode实现元素不重复 - 无序
  • 当存入元素的哈希码相同时,会调用equals确认,结果为true,则拒绝后者加入
  • 无参构建初始容量为16(负载因子0.75,即+75%容量扩容)
  • 底层使用的HashMap类,即将所有需要存储的值,通过HashMap去重存入
  • 先判断hashCode是否相同,再==比较地址是否相同,再equals内容是否相同
② LinkedHashSet 类(记录插入顺序)

特点:

  • 继承自HashSet,又基于LinkedHashMap来实现的
  • 底层使用LinkedHashMap(链表结构)存储,节点形式独立存储数据,并可以指向下一个节点,通过顺序访问节点,可保留元素的插入顺序 - 插入顺序
  • 所有方法与HashSet相同,用法也一模一样
③ TreeSet 类(二叉树-自动排序)

特点:

  • 基于排列顺序实现元素不重复 - 自动排序
  • 实现了SortedSet接口,对所有插入集合的元素自动排序
  • 元素对象的类型必须实现Comparable接口,指定排序规则(Integer/String类默认实现),通过重写CompareTo方法才能使用,以确定是否为重复元素
④ CopyOnWriteArraySet 类(线程安全且高效的Set)

public class CopyOnWriteArraySet<E>
extends AbstractSet<E>
implements Serializable
说明:

  • 符合Set特点:无序、无下标、元素不重复
  • 线程安全的Set,底层使用CopyOnWriteArrayList实现;
  • 唯一不同在于,使用addIfAbsent()添加元素(查重),会遍历数组;
  • 如存在元素,则不添加(扔掉副本)。
Set<String> aset = new CopyOnWriteArraySet<String>();

Set基本API使用:【Java】集合框架之Set接口、实现类、排序

>> HashSet排序的两种方法

1)遍历加入到List中使用Collections.sort(list)排序;
2)使用TreeSet的构造创建一个TreeSet对象实现自动排序。

1.3 Queue 队列

  • Collection的子接口,表示队列FIFO(First In First Out)
① ConcurrentLinkedQueue 类(线程安全且高效的Queue)
  • 线程安全、可高效读写的队列,高并发下性能最好的队列;
  • 无锁、CAS比较交换算法,修改的方法包含3个核心参数(V,E,N);
  • V:要更新的变量、E:预期值、N:新值
  • 只有当V==E时,V=N;否则表示已被更新过,则取消当前操作。
② ArrayBlockingQueue 类(有界阻塞队列 - BlockingQueue实现类)
  • 数组结构实现,有界队列。手工固定上限
③ LinkedBlockingQueue类(无界阻塞队列 - BlockingQueue实现类)
  • 链表结构实现,无界队列。默认上限Integer.MAX_VALUE

Queue基本API使用:【Java】Queue、BlockingQueue和队列实现生产者消费者模式

2. Map体系集合

Java-Map体系集合

特点:

  • 用于存储任意键值对(Key-Value)
  • 键:无序、无下标、不允许重复(唯一)
  • 值:无序、无下标、允许重复

① HashMap类(数组+链表+红黑树)

特点:

  • JDK1.2版本,线程不安全,运行效率快;允许用null作为key或是value
  • 无参构建初始容量为16(负载因子0.75,即+75%容量扩容)
  • HashMap算法:拿到任何一个对象后,通过hash(key)做运算,key>>>16(除16),只可能得到0-15之间的一个数组,作为插入数组的下标。

② LinkedHashMap类(记录插入顺序)

特点:HashMap 的一个子类,保存了记录的插入顺序,也可在构造时带参数,按照访问次序排序。

③ Hashtable类(线程安全)

特点:JDK1.0版本,线程安全,运行效率慢;不允许null作为key或是value

④ Properties类(配置文件读取)

特点:Hashtable的子类,要求key和value都是String,通常用于配置文件的读取。
用法:类似HashMap,不需要指定泛型,接口参阅api文档

⑤ TreeMap类(自动排序)

特点:实现了SortedMap接口(Map的子接口),可以对key自动排序。

⑥ ConcurrentHashMap类(线程安全且高效的Map)

说明:

  • 初识容量默认为16段(Segment),使用分段锁设计;
  • 不对整个Map加锁,而是为每个Segment加锁;
  • 当多个对象存入同一个Segment时,才需要互斥;
  • 最理想状态位16个对象分别存入16个Segment,并行线程数量16个;
  • 使用方式与HashMap无异。
    // JDK1.7: 分段锁设计 Segment
    // JDK1.8: CAS交换算法(CAS比较和交换) + 同步锁(锁的是表头)
Map<String, Integer> chmap = new ConcurrentHashMap<String, Integer>();

Map基本API使用:【Java】集合框架之Map接口、实现类详解

>> Map的遍历

* keySet()  // 遍历键,可以再get(key)获取value
* values()  // 遍历值,只能遍历到值
* entrySet() // 遍历键值对,效率最高

Map遍历源码示例:【Java】Map集合遍历的5种方法和特点分析

3. Collecitons 工具类

上图!一图胜千言!

Java-Collecitons工具类

使用示例参考:【Java】线程安全的集合汇总(方法+类)

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